在光學測量領域，精度與靈敏度決定著科研與工業(yè)的邊界。

在現(xiàn)代光學測量領域，日本大塚電子（OTSUKA Electronics）的高靈敏度光譜輻射計代表了光譜測量技術的頂尖水平。其中HS-1000型號作為核心產(chǎn)品，集成了多項技術，實現(xiàn)了從極低亮度到高亮度的精確測量。

這款儀器通過衍射光柵分光和熱電冷卻線性陣列傳感器技術，能夠在355nm至835nm的波長范圍內(nèi)，測量低0.005 cd/m2的亮度，最高可達400，000 cd/m2，幾乎覆蓋了所有常見的光源和顯示設備的測量需求。

01 技術原理與設計理念

OTSUKA高靈敏度光譜輻射計的核心工作原理基于分光光度法，通過精密的光學系統(tǒng)與信號處理技術，實現(xiàn)了遠超傳統(tǒng)光譜儀的性能指標。

其核心分光元件采用衍射光柵，能夠?qū)⑷肷涞膹秃瞎獍床ㄩL精確分解成光譜。這種設計避免了傳統(tǒng)棱鏡分光帶來的色散不均勻問題，為高精度測量奠定了基礎。

在傳感器方面，該設備采用了熱電冷卻的線性陣列傳感器，這種冷卻技術能顯著降低傳感器本身的噪聲。

這對于測量微弱光信號至關重要，是實現(xiàn)高靈敏度的關鍵因素，尤其在對低輝度光源如熒光、電漿發(fā)光的測量中表現(xiàn)突出。

大塚電子的技術（CN100494924C）還采用了二維檢測表面設計，通過從譜光照射區(qū)域的信號強度中減去非照射區(qū)域的信號強度，有效消除了設備內(nèi)部產(chǎn)生的漫射光以及在傳感器表面因反射和衍射產(chǎn)生的雜散光影響。

02 核心性能參數(shù)

HS-1000光譜輻射計的性能參數(shù)體現(xiàn)了其在光學測量領域的地位：

• 波長范圍：355nm～835nm（可擴展至330nm～1100nm），覆蓋CIE推薦的寬波長范圍

• 亮度測量范圍：0.005 cd/m2～400，000 cd/m2，跨度高達8個數(shù)量級

• 測量角度：支持0.1°、0.2°、1°、2°多種測量角，適應不同大小樣品的測量需求

• 測量距離：從物鏡前端起240mm至無限遠

• 亮度精度：±2%，色度精度：±0.002以下，保證測量結果的可靠性

• 偏振誤差：<1%，即使對LCD這樣具有明顯偏振特性的樣品也能保持高精度測量

• 測量速度：包括通信時間在內(nèi)最短1秒完成測量，連續(xù)測量時最快可達約20毫秒/次

03 關鍵技術特點

高靈敏度與寬動態(tài)范圍

HS-1000的靈敏度使其能夠檢測到0.005 cd/m2的超低亮度信號。

這一性能來自于其獨特的光學設計和信號處理電路，在寬亮度和波長范圍內(nèi)實現(xiàn)了低噪聲、高精度測量。

同時，儀器支持寬廣的亮度范圍而無需更改測量角度，在視野角2°時，測量范圍從0.005 cd/m2至4，000 cd/m2。

這種寬動態(tài)范圍意味著用戶無需頻繁調(diào)整儀器設置即可應對不同亮度的測量對象，大大提升了測量效率。

低偏振誤差與精確色彩還原

該設備采用特殊光學系統(tǒng)，能將偏振誤差控制在1%以下。

這一特性使得即使測量像LCD屏幕這樣具有明顯偏振特性的光源，也能保證很高的精度，解決了顯示設備測量中的一大難題。

儀器支持多種顏色標準，包括CIE1931 xy色度坐標、CIE1976 U‘V’色度坐標，還可以按照CIECAM02標準輸出（一種顏色外觀模型），以及按照“CIE200：2011標準" 進行輸出，該標準考慮了中間視覺（浦肯野現(xiàn)象）。

高速測量與頻率照明適配

HS-1000具備高速測量能力，包括通信時間在內(nèi)最短1秒即可完成測量。

在連續(xù)測量模式下，速度更可提升至約20毫秒/次，甚至更快。這一特性使其能夠適應生產(chǎn)線上的高速檢測需求。

針對頻率照明光源，儀器提供了高精度穩(wěn)定測量的解決方案。

通過輸入照明頻率，曝光時間會自動設置為照明周期的整數(shù)倍，有效消除了因頻率波動導致的測量誤差。

04 主要測量項目

OTSUKA高靈敏度光譜輻射計能夠進行多項光學參數(shù)測量，主要包括：

• 輻射率 (W/sr/m2) 和 亮度 (cd/m2) 測量

• 色度坐標 xy [符合JIS Z8724] 和 U’V‘ [符合JIS Z8781-5]

• 相關色溫 與 三刺激值 XYZ

• CIE顏色系統(tǒng) 2°/10° 與 偏差 分析

• 色域（NTSC比例）測量（選配功能）

• 響應速度 測量（使用HS-1000RT時）

• 光譜數(shù)據(jù)的四種算術運算 與 功能處理

此外，選配的HS-1000RT功能還可實現(xiàn)動態(tài)畫面反應時間(MPRT) 測量，特別適用于顯示設備的動態(tài)性能評估。

05 應用領域

顯示設備測量

HS-1000廣泛用于LCD、PDP、有機EL、大型LED視覺等顯示器件的光譜數(shù)據(jù)、亮度、色度及相關色溫測量。

其低于1%的偏振誤差特性使它在LCD顯示器測量中表現(xiàn)。

對于新興的顯示技術，如OLED和micro-LED，其高靈敏度和精確色彩還原能力同樣能夠提供準確的性能評估。

光源與照明測量

該儀器適用于各種光源的光譜數(shù)據(jù)、亮度、色度、相關色溫測量。

無論是傳統(tǒng)的白熾燈、熒光燈，還是LED和OLED照明產(chǎn)品，HS-1000都能提供全面的光學參數(shù)測量。

標準參考與非接觸顏色測量

由于其高精度和穩(wěn)定性，HS-1000常被用作各種亮度和色度測量儀器的標準參考設備。

同時，它的非接觸式物體顏色測量能力，使其在需要無損檢測的領域，如文物保護、產(chǎn)品質(zhì)量控制等方面也有廣泛應用。

06 軟件功能與系統(tǒng)集成

HS-1000配備了功能強大的測量軟件，提供簡易模式和進階模式兩種操作界面。

用戶可根據(jù)使用習慣和測量復雜度自由切換，大大提升了操作靈活性。

軟件提供測量值、光譜波長、解析圖表、色度坐標等單一視窗顯示功能，使評估結果一目了然。

標準軟件還具備波長間的四則運算、波長與常數(shù)間的四則運算，以及波長與函數(shù)間的處理功能，滿足專業(yè)用戶的深度分析需求。

在系統(tǒng)集成方面，HS-1000可搭配動態(tài)畫面反應時間測量功能(HS-1000RT)，擴展其在顯示設備動態(tài)性能評估方面的能力。

07 產(chǎn)品系列與定位

除了HS-1000高靈敏度光譜輻射計，大塚電子還提供了完整的光學測量解決方案，包括：

• MCPD系列多通道光譜儀：采用多通道并行檢測技術，能夠在5毫秒內(nèi)完成一次從紫外到近紅外波段的光譜測量，高動態(tài)范圍可達1，000，000：1以上

• 總光譜光通量測量系統(tǒng)HM/FM系列：可處理高達2400mm的直管光學總光通量測量，系統(tǒng)符合IESNA的LM-79和LM-80標準

• 分光配光測量系統(tǒng)GP series：支持長達2400毫米的LED照明燈具的光分布測量，還可用于有機EL和大型顯示器的光分布測量

這些產(chǎn)品與HS-1000共同構成了大塚電子在光學測量領域的完整產(chǎn)品線，滿足從基礎研究到工業(yè)生產(chǎn)的多層次需求。

大塚電子的光譜測量技術已廣泛應用于全球多家半導體工廠、研究機構。

其每5毫秒捕獲一次全光譜數(shù)據(jù)的能力，使生產(chǎn)線能夠?qū)崿F(xiàn)100%在線質(zhì)量檢測，避免了傳統(tǒng)抽樣檢查的盲區(qū)。

隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與智能制造的深度融合，這種高速、高精度的光譜儀不再是實驗室的專屬工具，而正成為智能工廠的“光學傳感器"。